Linux-libre 4.4.228-gnu
[librecmc/linux-libre.git] / drivers / staging / lustre / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2012, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *               system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *               canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *               independently, thus achieving high degree of transfer
61  *               parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *               the multiple threads (although in the most usual case of
63  *               read/write system call it is associated with the single user
64  *               thread, that issued the system call).
65  *
66  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
67  *               constructed by req-forming engine that tries to saturate
68  *               transport with large and continuous transfers.
69  *
70  * Terminology
71  *
72  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
73  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
74  *     RPC, is referred to as "a transfer"
75  *
76  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
77  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
78  *     is not layer specific.
79  *
80  * Locking.
81  *
82  *  - i_mutex
83  *      - PG_locked
84  *        - cl_object_header::coh_page_guard
85  *        - cl_object_header::coh_lock_guard
86  *        - lu_site::ls_guard
87  *
88  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
89  * reference-counting design.
90  *
91  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
92  * design.
93  *
94  * @{
95  */
96
97 /*
98  * super-class definitions.
99  */
100 #include "lu_object.h"
101 #include "linux/lustre_compat25.h"
102 #include <linux/mutex.h>
103 #include <linux/radix-tree.h>
104
105 struct inode;
106
107 struct cl_device;
108 struct cl_device_operations;
109
110 struct cl_object;
111 struct cl_object_page_operations;
112 struct cl_object_lock_operations;
113
114 struct cl_page;
115 struct cl_page_slice;
116 struct cl_lock;
117 struct cl_lock_slice;
118
119 struct cl_lock_operations;
120 struct cl_page_operations;
121
122 struct cl_io;
123 struct cl_io_slice;
124
125 struct cl_req;
126 struct cl_req_slice;
127
128 /**
129  * Operations for each data device in the client stack.
130  *
131  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
132  */
133 struct cl_device_operations {
134         /**
135          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
136          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
137          * data, and to attach them to the cl_req by calling
138          * cl_req_slice_add().
139          *
140          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
141          * \see ccc_req_init()
142          */
143         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
144                             struct cl_req *req);
145 };
146
147 /**
148  * Device in the client stack.
149  *
150  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
151  */
152 struct cl_device {
153         /** Super-class. */
154         struct lu_device                   cd_lu_dev;
155         /** Per-layer operation vector. */
156         const struct cl_device_operations *cd_ops;
157 };
158
159 /** \addtogroup cl_object cl_object
160  * @{ */
161 /**
162  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
163  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
164  * from sub-objects' ones.
165  */
166 struct cl_attr {
167         /** Object size, in bytes */
168         loff_t cat_size;
169         /**
170          * Known minimal size, in bytes.
171          *
172          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
173          */
174         loff_t cat_kms;
175         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
176         time64_t cat_mtime;
177         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
178         time64_t cat_atime;
179         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
180         time64_t cat_ctime;
181         /**
182          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
183          *
184          * \todo XXX An interface for block size is needed.
185          */
186         __u64  cat_blocks;
187         /**
188          * User identifier for quota purposes.
189          */
190         uid_t  cat_uid;
191         /**
192          * Group identifier for quota purposes.
193          */
194         gid_t  cat_gid;
195 };
196
197 /**
198  * Fields in cl_attr that are being set.
199  */
200 enum cl_attr_valid {
201         CAT_SIZE   = 1 << 0,
202         CAT_KMS    = 1 << 1,
203         CAT_MTIME  = 1 << 3,
204         CAT_ATIME  = 1 << 4,
205         CAT_CTIME  = 1 << 5,
206         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
207         CAT_UID    = 1 << 7,
208         CAT_GID    = 1 << 8
209 };
210
211 /**
212  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
213  * stacks.
214  *
215  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
216  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
217  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
218  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
219  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
220  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
221  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
222  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
223  *    table.
224  *
225  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
226  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
227  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
228  *    layers:
229  *
230  *      - vvp
231  *      - lov
232  *
233  *    whereas its sub-objects are composed of
234  *
235  *      - lovsub
236  *      - osc
237  *
238  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
239  *    track of the object-subobject relationship.
240  *
241  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
242  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
243  *    destroyed too.
244  *
245  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
246  */
247 struct cl_object {
248         /** super class */
249         struct lu_object                   co_lu;
250         /** per-object-layer operations */
251         const struct cl_object_operations *co_ops;
252         /** offset of page slice in cl_page buffer */
253         int                                co_slice_off;
254 };
255
256 /**
257  * Description of the client object configuration. This is used for the
258  * creation of a new client object that is identified by a more state than
259  * fid.
260  */
261 struct cl_object_conf {
262         /** Super-class. */
263         struct lu_object_conf     coc_lu;
264         union {
265                 /**
266                  * Object layout. This is consumed by lov.
267                  */
268                 struct lustre_md *coc_md;
269                 /**
270                  * Description of particular stripe location in the
271                  * cluster. This is consumed by osc.
272                  */
273                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
274         } u;
275         /**
276          * VFS inode. This is consumed by vvp.
277          */
278         struct inode         *coc_inode;
279         /**
280          * Layout lock handle.
281          */
282         struct ldlm_lock         *coc_lock;
283         /**
284          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
285          */
286         int                       coc_opc;
287 };
288
289 enum {
290         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
291          * holding layout lock. */
292         OBJECT_CONF_SET = 0,
293         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
294          * layout lock. */
295         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
296         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
297          * set up. */
298         OBJECT_CONF_WAIT = 2
299 };
300
301 /**
302  * Operations implemented for each cl object layer.
303  *
304  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
305  */
306 struct cl_object_operations {
307         /**
308          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
309          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
310          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
311          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
312          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
313          * sense). Optional.
314          *
315          * \retval NULL success.
316          *
317          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
318          *
319          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
320          *       to be used instead of newly created.
321          */
322         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
323                                 struct cl_page *page, struct page *vmpage);
324         /**
325          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
326          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
327          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
328          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
329          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
330          */
331         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
332                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
333                               const struct cl_io *io);
334         /**
335          * Initialize io state for a given layer.
336          *
337          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
338          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
339          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
340          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
341          * participating in this io share the same session.
342          */
343         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
344                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
345         /**
346          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
347          * called top-to-bottom through all object layers.
348          *
349          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
350          *
351          * \return   0: to continue
352          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
353          * from enclosing cl_object_attr_get())
354          * \return -ve: to signal error
355          */
356         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
357                             struct cl_attr *attr);
358         /**
359          * Update attributes.
360          *
361          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
362          * indicating what attributes are to be set.
363          *
364          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
365          *
366          * \return the same convention as for
367          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
368          */
369         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
370                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
371         /**
372          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
373          * configuration.
374          *
375          * XXX error conditions and handling.
376          */
377         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
378                             const struct cl_object_conf *conf);
379         /**
380          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
381          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
382          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
383          *
384          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
385          * \see osc_object_glimpse()
386          */
387         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
388                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
389 };
390
391 /**
392  * Extended header for client object.
393  */
394 struct cl_object_header {
395         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
396          * here. */
397         struct lu_object_header  coh_lu;
398         /** \name locks
399          * \todo XXX move locks below to the separate cache-lines, they are
400          * mostly useless otherwise.
401          */
402         /** @{ */
403         /** Lock protecting page tree. */
404         spinlock_t               coh_page_guard;
405         /** Lock protecting lock list. */
406         spinlock_t               coh_lock_guard;
407         /** @} locks */
408         /** Radix tree of cl_page's, cached for this object. */
409         struct radix_tree_root   coh_tree;
410         /** # of pages in radix tree. */
411         unsigned long       coh_pages;
412         /** List of cl_lock's granted for this object. */
413         struct list_head               coh_locks;
414
415         /**
416          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
417          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
418          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
419          * field allows certain code to be written generically, without
420          * limiting possible cl_object layouts unduly.
421          */
422         struct cl_object_header *coh_parent;
423         /**
424          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
425          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
426          * from.
427          *
428          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
429          */
430         spinlock_t               coh_attr_guard;
431         /**
432          * Size of cl_page + page slices
433          */
434         unsigned short           coh_page_bufsize;
435         /**
436          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
437          * sub-object, etc.
438          */
439         unsigned char            coh_nesting;
440 };
441
442 /**
443  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
444  * layer top-to-bottom to \a slice.
445  */
446 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                \
447         list_for_each_entry((slice),                                \
448                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,    \
449                                 co_lu.lo_linkage)
450 /**
451  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
452  * layer bottom-to-top to \a slice.
453  */
454 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                         \
455         list_for_each_entry_reverse((slice),                         \
456                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
457                                         co_lu.lo_linkage)
458 /** @} cl_object */
459
460 #ifndef pgoff_t
461 #define pgoff_t unsigned long
462 #endif
463
464 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
465
466 /** \addtogroup cl_page cl_page
467  * @{ */
468
469 /** \struct cl_page
470  * Layered client page.
471  *
472  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
473  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
474  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
475  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
476  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
477  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
478  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
479  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
480  *
481  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
482  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
483  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
484  *    current design) that
485  *
486  *      - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
487  *        memory pressure),
488  *
489  *      - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
490  *        environment.
491  *
492  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
493  *    established when cl_page is created.
494  *
495  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
496  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
497  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
498  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
499  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
500  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
501  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
502  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
503  *
504  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
505  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
506  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
507  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
508  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
509  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
510  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
511  *    different ways to own a page in the client:
512  *
513  *      - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
514  *
515  *      - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
516  *        the ownership from the VM (cl_page_assume()).
517  *
518  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
519  *    cl_page_unassume().
520  *
521  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
522  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
523  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
524  *    destroyed.
525  *
526  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
527  *    pages is the following:
528  *
529  *      - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
530  *        to a page:
531  *
532  *          - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
533  *            spin-lock;
534  *
535  *          - by starting from VM-locked struct page and following some
536  *            hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
537  *            the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
538  *
539  *      - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
540  *        ways are severed with the proper synchronization
541  *        (cl_page_delete());
542  *
543  *      - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
544  *        lock;
545  *
546  *      - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
547  *        are allowed (checked in cl_page_get()).
548  *
549  *    Together this guarantees that when last reference to a
550  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
551  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
552  *    ones exist.
553  *
554  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
555  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
556  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
557  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
558  *    page.
559  *
560  * Linux Kernel implementation.
561  *
562  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
563  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
564  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
565  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
566  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
567  *    private data structures).
568  *
569  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
570  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
571  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
572  *    transfer.
573  *
574  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
575  *        write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
576  */
577
578 /**
579  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
580  *
581  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
582  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
583  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
584  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
585  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
586  * are interested in them.
587  */
588 enum cl_page_state {
589         /**
590          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
591          * following cases:
592          *
593          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
594          *     owns it;
595          *
596          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
597          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
598          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
599          *
600          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
601          *     evict the page form the memory;
602          *
603          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
604          */
605         CPS_CACHED,
606         /**
607          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
608          * state as a result of
609          *
610          *     - io creating new page and immediately owning it;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
613          *     and owning it;
614          *
615          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
616          *     and waiting for owner to release the page;
617          *
618          * Page leaves owned state in the following cases:
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
621          *     the cache, doing nothing;
622          *
623          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
624          *     this page;
625          *
626          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
627          *     transfer for this page;
628          *
629          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
630          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
631          *
632          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
633          */
634         CPS_OWNED,
635         /**
636          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
637          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
638          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
639          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
640          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
641          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
642          * made by the hosting environment (that effectively means that the
643          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
644          * advance". This property is mentioned, because it is important when
645          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
646          * enter this state as a result of
647          *
648          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
649          *     write-out of this page, or
650          *
651          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
652          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
653          *     transfer.
654          *
655          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
656          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
657          *
658          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
659          *
660          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
661          */
662         CPS_PAGEOUT,
663         /**
664          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
665          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
666          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
667          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
668          * pages.
669          *
670          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
671          *
672          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
673          */
674         CPS_PAGEIN,
675         /**
676          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
677          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
678          * of truncate.
679          *
680          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
681          *
682          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
683          */
684         CPS_FREEING,
685         CPS_NR
686 };
687
688 enum cl_page_type {
689         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
690          * belongs to. */
691         CPT_CACHEABLE = 1,
692
693         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
694          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
695          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
696         CPT_TRANSIENT,
697 };
698
699 /**
700  * Flags maintained for every cl_page.
701  */
702 enum cl_page_flags {
703         /**
704          * Set when pagein completes. Used for debugging (read completes at
705          * most once for a page).
706          */
707         CPF_READ_COMPLETED = 1 << 0
708 };
709
710 /**
711  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
712  * immutables.
713  *
714  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
715  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
716  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
717  * cl_page::cp_owner (when set).
718  */
719 struct cl_page {
720         /** Reference counter. */
721         atomic_t             cp_ref;
722         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
723         struct cl_object        *cp_obj;
724         /** Logical page index within the object. Immutable after creation. */
725         pgoff_t           cp_index;
726         /** List of slices. Immutable after creation. */
727         struct list_head               cp_layers;
728         /** Parent page, NULL for top-level page. Immutable after creation. */
729         struct cl_page    *cp_parent;
730         /** Lower-layer page. NULL for bottommost page. Immutable after
731          * creation. */
732         struct cl_page    *cp_child;
733         /**
734          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
735          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
736          */
737         const enum cl_page_state cp_state;
738         /** Linkage of pages within group. Protected by cl_page::cp_mutex. */
739         struct list_head                cp_batch;
740         /** Mutex serializing membership of a page in a batch. */
741         struct mutex            cp_mutex;
742         /** Linkage of pages within cl_req. */
743         struct list_head               cp_flight;
744         /** Transfer error. */
745         int                   cp_error;
746
747         /**
748          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
749          * creation.
750          */
751         enum cl_page_type       cp_type;
752
753         /**
754          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
755          * by sub-io. Protected by a VM lock.
756          */
757         struct cl_io        *cp_owner;
758         /**
759          * Debug information, the task is owning the page.
760          */
761         struct task_struct      *cp_task;
762         /**
763          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
764          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
765          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
766          */
767         struct cl_req      *cp_req;
768         /** List of references to this page, for debugging. */
769         struct lu_ref       cp_reference;
770         /** Link to an object, for debugging. */
771         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
772         /** Link to a queue, for debugging. */
773         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
774         /** Per-page flags from enum cl_page_flags. Protected by a VM lock. */
775         unsigned                 cp_flags;
776         /** Assigned if doing a sync_io */
777         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
778 };
779
780 /**
781  * Per-layer part of cl_page.
782  *
783  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
784  */
785 struct cl_page_slice {
786         struct cl_page            *cpl_page;
787         /**
788          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
789          * creation.
790          */
791         struct cl_object                *cpl_obj;
792         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
793         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
794         struct list_head                       cpl_linkage;
795 };
796
797 /**
798  * Lock mode. For the client extent locks.
799  *
800  * \warning: cl_lock_mode_match() assumes particular ordering here.
801  * \ingroup cl_lock
802  */
803 enum cl_lock_mode {
804         /**
805          * Mode of a lock that protects no data, and exists only as a
806          * placeholder. This is used for `glimpse' requests. A phantom lock
807          * might get promoted to real lock at some point.
808          */
809         CLM_PHANTOM,
810         CLM_READ,
811         CLM_WRITE,
812         CLM_GROUP
813 };
814
815 /**
816  * Requested transfer type.
817  * \ingroup cl_req
818  */
819 enum cl_req_type {
820         CRT_READ,
821         CRT_WRITE,
822         CRT_NR
823 };
824
825 /**
826  * Per-layer page operations.
827  *
828  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
829  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
830  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
831  *
832  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
833  */
834 struct cl_page_operations {
835         /**
836          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
837          * implement these. Current code assumes that this functionality is
838          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
839          */
840
841         /**
842          * \return the underlying VM page. Optional.
843          */
844         struct page *(*cpo_vmpage)(const struct lu_env *env,
845                                   const struct cl_page_slice *slice);
846         /**
847          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
848          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
849          * not owned by other io, and no transfer is going on against
850          * it. Optional.
851          *
852          * \see cl_page_own()
853          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
854          */
855         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
856                         const struct cl_page_slice *slice,
857                         struct cl_io *io, int nonblock);
858         /** Called when ownership it yielded. Optional.
859          *
860          * \see cl_page_disown()
861          * \see vvp_page_disown()
862          */
863         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
864                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
865         /**
866          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
867          * view. Optional.
868          *
869          * \see cl_page_assume()
870          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
871          */
872         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
873                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
874         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
875          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
876          * it.
877          *
878          * \see cl_page_unassume()
879          * \see vvp_page_unassume()
880          */
881         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
882                              const struct cl_page_slice *slice,
883                              struct cl_io *io);
884         /**
885          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
886          *
887          * \see cl_page_export()
888          * \see vvp_page_export()
889          */
890         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
891                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
892         /**
893          * Unmaps page from the user space (if it is mapped).
894          *
895          * \see cl_page_unmap()
896          * \see vvp_page_unmap()
897          */
898         int (*cpo_unmap)(const struct lu_env *env,
899                          const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
900         /**
901          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
902          * sense). Used for assertions.
903          *
904          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
905          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
906          * \retval       0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
907          */
908         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
909                                const struct cl_page_slice *slice);
910         /**
911          * Page destruction.
912          */
913
914         /**
915          * Called when page is truncated from the object. Optional.
916          *
917          * \see cl_page_discard()
918          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
919          */
920         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
921                             const struct cl_page_slice *slice,
922                             struct cl_io *io);
923         /**
924          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
925          * destroyed. Optional.
926          *
927          * \see cl_page_delete()
928          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
929          */
930         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
931                            const struct cl_page_slice *slice);
932         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
933         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
934                          struct cl_page_slice *slice);
935
936         /**
937          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
938          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
939          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
940          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
941          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
942          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
943          * user goes away, too.
944          *
945          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
946          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
947          * \retval       0: this layer cannot decide.
948          *
949          * \see cl_page_is_under_lock()
950          */
951         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
952                                  const struct cl_page_slice *slice,
953                                  struct cl_io *io);
954
955         /**
956          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
957          *
958          * \see cl_page_print()
959          */
960         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
961                          const struct cl_page_slice *slice,
962                          void *cookie, lu_printer_t p);
963         /**
964          * \name transfer
965          *
966          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
967          * transfer formation and life-cycle.
968          *
969          * @{
970          */
971         /**
972          * Request type dependent vector of operations.
973          *
974          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
975          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
976          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
977          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
978          * provided. That is, method invocation usually looks like
979          *
980          *       slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
981          */
982         struct {
983                 /**
984                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
985                  * cl_page_list.
986                  *
987                  * \return    0  : page is eligible for submission;
988                  * \return    -EALREADY : skip this page;
989                  * \return    -ve       : error.
990                  *
991                  * \see cl_page_prep()
992                  */
993                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
994                                  const struct cl_page_slice *slice,
995                                  struct cl_io *io);
996                 /**
997                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
998                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
999                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
1000                  *
1001                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
1002                  * guaranteed however, that the page involved and its object
1003                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
1004                  * safe).
1005                  *
1006                  * \see cl_page_completion()
1007                  */
1008                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
1009                                        const struct cl_page_slice *slice,
1010                                        int ioret);
1011                 /**
1012                  * Called when cached page is about to be added to the
1013                  * cl_req as a part of req formation.
1014                  *
1015                  * \return    0       : proceed with this page;
1016                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
1017                  * \return    -ve     : error.
1018                  *
1019                  * \see cl_page_make_ready()
1020                  */
1021                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
1022                                        const struct cl_page_slice *slice);
1023                 /**
1024                  * Announce that this page is to be written out
1025                  * opportunistically, that is, page is dirty, it is not
1026                  * necessary to start write-out transfer right now, but
1027                  * eventually page has to be written out.
1028                  *
1029                  * Main caller of this is the write path (see
1030                  * vvp_io_commit_write()), using this method to build a
1031                  * "transfer cache" from which large transfers are then
1032                  * constructed by the req-formation engine.
1033                  *
1034                  * \todo XXX it would make sense to add page-age tracking
1035                  * semantics here, and to oblige the req-formation engine to
1036                  * send the page out not later than it is too old.
1037                  *
1038                  * \see cl_page_cache_add()
1039                  */
1040                 int  (*cpo_cache_add)(const struct lu_env *env,
1041                                       const struct cl_page_slice *slice,
1042                                       struct cl_io *io);
1043         } io[CRT_NR];
1044         /**
1045          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
1046          * transmitted.
1047          *
1048          * This is used for immediate transfers.
1049          *
1050          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1051          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1052          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1053          * this for page queues.
1054          *
1055          * \see cl_page_clip()
1056          */
1057         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1058                          const struct cl_page_slice *slice,
1059                          int from, int to);
1060         /**
1061          * \pre  the page was queued for transferring.
1062          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1063          *       is returned if it has already been in transferring.
1064          *
1065          * This is one of seldom page operation which is:
1066          * 0. called from top level;
1067          * 1. don't have vmpage locked;
1068          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1069          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1070          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1071          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1072          *
1073          * \see osc_page_cancel().
1074          */
1075         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1076                           const struct cl_page_slice *slice);
1077         /**
1078          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1079          * right now.
1080          *
1081          * \see cl_page_flush()
1082          */
1083         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1084                          const struct cl_page_slice *slice,
1085                          struct cl_io *io);
1086         /** @} transfer */
1087 };
1088
1089 /**
1090  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1091  */
1092 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                  \
1093 do {                                                                \
1094         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1095                                                                         \
1096         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {              \
1097                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1098                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);             \
1099         }                                                              \
1100 } while (0)
1101
1102 /**
1103  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1104  */
1105 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                      \
1106 do {                                                                      \
1107         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                      \
1108                                                                               \
1109         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                    \
1110                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1111                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);                   \
1112         }                                                                    \
1113 } while (0)
1114
1115 static inline int __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1116 {
1117         if (page->cp_type == CPT_CACHEABLE)
1118                 ++refc;
1119         LASSERT(atomic_read(&page->cp_ref) > 0);
1120         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc);
1121 }
1122
1123 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1124 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1125
1126 /** @} cl_page */
1127
1128 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1129  * @{ */
1130 /** \struct cl_lock
1131  *
1132  * Extent locking on the client.
1133  *
1134  * LAYERING
1135  *
1136  * The locking model of the new client code is built around
1137  *
1138  *      struct cl_lock
1139  *
1140  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1141  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1142  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1143  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1144  *
1145  * All locks for a given object are linked into cl_object_header::coh_locks
1146  * list (protected by cl_object_header::coh_lock_guard spin-lock) through
1147  * cl_lock::cll_linkage. Currently this list is not sorted in any way. We can
1148  * sort it in starting lock offset, or use altogether different data structure
1149  * like a tree.
1150  *
1151  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1152  *
1153  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1154  *     - lov_lock (lov specific data).
1155  *
1156  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1157  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1158  *
1159  *     - lovsub_lock, and
1160  *     - osc_lock
1161  *
1162  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1163  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1164  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1165  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1166  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1167  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1168  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1169  *
1170  * LIFE CYCLE
1171  *
1172  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1173  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1174  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1175  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1176  *
1177  * STATE MACHINE
1178  *
1179  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1180  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1181  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1182  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1183  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1184  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1185  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1186  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1187  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1188  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1189  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1190  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1191  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1192  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1193  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1194  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1195  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1196  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1197  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1198  * functions).
1199  *
1200  * For a description of state machine states and transitions see enum
1201  * cl_lock_state.
1202  *
1203  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1204  *
1205  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1206  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1207  *       can be only acquired on a lock that is not in
1208  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1209  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1210  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1211  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1212  *
1213  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1214  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1215  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1216  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1217  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1218  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1219  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1220  *       cl_lock::cll_users.
1221  *
1222  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1223  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1224  *
1225  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1226  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1227  *
1228  * CONCURRENCY
1229  *
1230  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1231  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1232  *
1233  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1234  *
1235  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1236  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1237  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1238  *
1239  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1240  *       and mutex is released.
1241  *
1242  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1243  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1244  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1245  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1246  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1247  *       the loop.
1248  *
1249  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1250  * first to avoid dead-lock.
1251  *
1252  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1253  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1254  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1255  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1256  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1257  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1258  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1259  * locks, that cannot dead-lock).
1260  *
1261  * INTERFACE AND USAGE
1262  *
1263  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1264  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1265  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1266  *
1267  * One important difference with the old client locking model is that new
1268  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1269  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1270  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1271  * every lock creation.
1272  *
1273  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1274  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1275  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1276  * before it can be used.
1277  *
1278  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1279  *
1280  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1281  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1282  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1283  *
1284  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1285  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1286  *
1287  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1288  *
1289  *     - locks are released into cache.
1290  *
1291  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1292  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1293  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1294  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1295  *
1296  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1297  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1298  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1299  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1300  * sacrificing correctness. This includes:
1301  *
1302  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1303  *  atomicity;
1304  *
1305  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1306  *
1307  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1308  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1309  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1310  *
1311  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1312  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1313  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1314  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1315  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1316  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1317  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1318  * example, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1319  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1320  *
1321  * Interaction with DLM
1322  *
1323  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1324  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1325  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1326  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1327  * description of interaction with DLM.
1328  */
1329
1330 /**
1331  * Lock description.
1332  */
1333 struct cl_lock_descr {
1334         /** Object this lock is granted for. */
1335         struct cl_object *cld_obj;
1336         /** Index of the first page protected by this lock. */
1337         pgoff_t    cld_start;
1338         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1339         pgoff_t    cld_end;
1340         /** Group ID, for group lock */
1341         __u64        cld_gid;
1342         /** Lock mode. */
1343         enum cl_lock_mode cld_mode;
1344         /**
1345          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1346          * enum cl_enq_flags.
1347          */
1348         __u32        cld_enq_flags;
1349 };
1350
1351 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]"
1352 #define PDESCR(descr)                                              \
1353         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1354         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end
1355
1356 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1357
1358 /**
1359  * Lock state-machine states.
1360  *
1361  * \htmlonly
1362  * <pre>
1363  *
1364  * Possible state transitions:
1365  *
1366  *            +------------------>NEW
1367  *            |             |
1368  *            |             | cl_enqueue_try()
1369  *            |             |
1370  *            |    cl_unuse_try()  V
1371  *            |  +--------------QUEUING (*)
1372  *            |  |               |
1373  *            |  |               | cl_enqueue_try()
1374  *            |  |               |
1375  *            |  | cl_unuse_try()  V
1376  *    sub-lock  |  +-------------ENQUEUED (*)
1377  *    canceled  |  |             |
1378  *            |  |               | cl_wait_try()
1379  *            |  |               |
1380  *            |  |              (R)
1381  *            |  |               |
1382  *            |  |               V
1383  *            |  |              HELD<---------+
1384  *            |  |               |          |
1385  *            |  |               |          | cl_use_try()
1386  *            |  |  cl_unuse_try() |        |
1387  *            |  |               |          |
1388  *            |  |               V       ---+
1389  *            |  +------------>INTRANSIT (D) <--+
1390  *            |             |       |
1391  *            |     cl_unuse_try() |        | cached lock found
1392  *            |             |       | cl_use_try()
1393  *            |             |       |
1394  *            |             V       |
1395  *            +------------------CACHED---------+
1396  *                                 |
1397  *                                (C)
1398  *                                 |
1399  *                                 V
1400  *                              FREEING
1401  *
1402  * Legend:
1403  *
1404  *       In states marked with (*) transition to the same state (i.e., a loop
1405  *       in the diagram) is possible.
1406  *
1407  *       (R) is the point where Receive call-back is invoked: it allows layers
1408  *       to handle arrival of lock reply.
1409  *
1410  *       (C) is the point where Cancellation call-back is invoked.
1411  *
1412  *       (D) is the transit state which means the lock is changing.
1413  *
1414  *       Transition to FREEING state is possible from any other state in the
1415  *       diagram in case of unrecoverable error.
1416  * </pre>
1417  * \endhtmlonly
1418  *
1419  * These states are for individual cl_lock object. Top-lock and its sub-locks
1420  * can be in the different states. Another way to say this is that we have
1421  * nested state-machines.
1422  *
1423  * Separate QUEUING and ENQUEUED states are needed to support non-blocking
1424  * operation for locks with multiple sub-locks. Imagine lock on a file F, that
1425  * intersects 3 stripes S0, S1, and S2. To enqueue F client has to send
1426  * enqueue to S0, wait for its completion, then send enqueue for S1, wait for
1427  * its completion and at last enqueue lock for S2, and wait for its
1428  * completion. In that case, top-lock is in QUEUING state while S0, S1 are
1429  * handled, and is in ENQUEUED state after enqueue to S2 has been sent (note
1430  * that in this case, sub-locks move from state to state, and top-lock remains
1431  * in the same state).
1432  */
1433 enum cl_lock_state {
1434         /**
1435          * Lock that wasn't yet enqueued
1436          */
1437         CLS_NEW,
1438         /**
1439          * Enqueue is in progress, blocking for some intermediate interaction
1440          * with the other side.
1441          */
1442         CLS_QUEUING,
1443         /**
1444          * Lock is fully enqueued, waiting for server to reply when it is
1445          * granted.
1446          */
1447         CLS_ENQUEUED,
1448         /**
1449          * Lock granted, actively used by some IO.
1450          */
1451         CLS_HELD,
1452         /**
1453          * This state is used to mark the lock is being used, or unused.
1454          * We need this state because the lock may have several sublocks,
1455          * so it's impossible to have an atomic way to bring all sublocks
1456          * into CLS_HELD state at use case, or all sublocks to CLS_CACHED
1457          * at unuse case.
1458          * If a thread is referring to a lock, and it sees the lock is in this
1459          * state, it must wait for the lock.
1460          * See state diagram for details.
1461          */
1462         CLS_INTRANSIT,
1463         /**
1464          * Lock granted, not used.
1465          */
1466         CLS_CACHED,
1467         /**
1468          * Lock is being destroyed.
1469          */
1470         CLS_FREEING,
1471         CLS_NR
1472 };
1473
1474 enum cl_lock_flags {
1475         /**
1476          * lock has been cancelled. This flag is never cleared once set (by
1477          * cl_lock_cancel0()).
1478          */
1479         CLF_CANCELLED   = 1 << 0,
1480         /** cancellation is pending for this lock. */
1481         CLF_CANCELPEND  = 1 << 1,
1482         /** destruction is pending for this lock. */
1483         CLF_DOOMED      = 1 << 2,
1484         /** from enqueue RPC reply upcall. */
1485         CLF_FROM_UPCALL = 1 << 3,
1486 };
1487
1488 /**
1489  * Lock closure.
1490  *
1491  * Lock closure is a collection of locks (both top-locks and sub-locks) that
1492  * might be updated in a result of an operation on a certain lock (which lock
1493  * this is a closure of).
1494  *
1495  * Closures are needed to guarantee dead-lock freedom in the presence of
1496  *
1497  *     - nested state-machines (top-lock state-machine composed of sub-lock
1498  *       state-machines), and
1499  *
1500  *     - shared sub-locks.
1501  *
1502  * Specifically, many operations, such as lock enqueue, wait, unlock,
1503  * etc. start from a top-lock, and then operate on a sub-locks of this
1504  * top-lock, holding a top-lock mutex. When sub-lock state changes as a result
1505  * of such operation, this change has to be propagated to all top-locks that
1506  * share this sub-lock. Obviously, no natural lock ordering (e.g.,
1507  * top-to-bottom or bottom-to-top) captures this scenario, so try-locking has
1508  * to be used. Lock closure systematizes this try-and-repeat logic.
1509  */
1510 struct cl_lock_closure {
1511         /**
1512          * Lock that is mutexed when closure construction is started. When
1513          * closure in is `wait' mode (cl_lock_closure::clc_wait), mutex on
1514          * origin is released before waiting.
1515          */
1516         struct cl_lock   *clc_origin;
1517         /**
1518          * List of enclosed locks, so far. Locks are linked here through
1519          * cl_lock::cll_inclosure.
1520          */
1521         struct list_head        clc_list;
1522         /**
1523          * True iff closure is in a `wait' mode. This determines what
1524          * cl_lock_enclosure() does when a lock L to be added to the closure
1525          * is currently mutexed by some other thread.
1526          *
1527          * If cl_lock_closure::clc_wait is not set, then closure construction
1528          * fails with CLO_REPEAT immediately.
1529          *
1530          * In wait mode, cl_lock_enclosure() waits until next attempt to build
1531          * a closure might succeed. To this end it releases an origin mutex
1532          * (cl_lock_closure::clc_origin), that has to be the only lock mutex
1533          * owned by the current thread, and then waits on L mutex (by grabbing
1534          * it and immediately releasing), before returning CLO_REPEAT to the
1535          * caller.
1536          */
1537         int            clc_wait;
1538         /** Number of locks in the closure. */
1539         int            clc_nr;
1540 };
1541
1542 /**
1543  * Layered client lock.
1544  */
1545 struct cl_lock {
1546         /** Reference counter. */
1547         atomic_t          cll_ref;
1548         /** List of slices. Immutable after creation. */
1549         struct list_head            cll_layers;
1550         /**
1551          * Linkage into cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_locks list. Protected
1552          * by cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard.
1553          */
1554         struct list_head            cll_linkage;
1555         /**
1556          * Parameters of this lock. Protected by
1557          * cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard nested within
1558          * cl_lock::cll_guard. Modified only on lock creation and in
1559          * cl_lock_modify().
1560          */
1561         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1562         /** Protected by cl_lock::cll_guard. */
1563         enum cl_lock_state    cll_state;
1564         /** signals state changes. */
1565         wait_queue_head_t          cll_wq;
1566         /**
1567          * Recursive lock, most fields in cl_lock{} are protected by this.
1568          *
1569          * Locking rules: this mutex is never held across network
1570          * communication, except when lock is being canceled.
1571          *
1572          * Lock ordering: a mutex of a sub-lock is taken first, then a mutex
1573          * on a top-lock. Other direction is implemented through a
1574          * try-lock-repeat loop. Mutices of unrelated locks can be taken only
1575          * by try-locking.
1576          *
1577          * \see osc_lock_enqueue_wait(), lov_lock_cancel(), lov_sublock_wait().
1578          */
1579         struct mutex            cll_guard;
1580         struct task_struct      *cll_guarder;
1581         int                cll_depth;
1582
1583         /**
1584          * the owner for INTRANSIT state
1585          */
1586         struct task_struct      *cll_intransit_owner;
1587         int                cll_error;
1588         /**
1589          * Number of holds on a lock. A hold prevents a lock from being
1590          * canceled and destroyed. Protected by cl_lock::cll_guard.
1591          *
1592          * \see cl_lock_hold(), cl_lock_unhold(), cl_lock_release()
1593          */
1594         int                cll_holds;
1595          /**
1596           * Number of lock users. Valid in cl_lock_state::CLS_HELD state
1597           * only. Lock user pins lock in CLS_HELD state. Protected by
1598           * cl_lock::cll_guard.
1599           *
1600           * \see cl_wait(), cl_unuse().
1601           */
1602         int                cll_users;
1603         /**
1604          * Flag bit-mask. Values from enum cl_lock_flags. Updates are
1605          * protected by cl_lock::cll_guard.
1606          */
1607         unsigned long    cll_flags;
1608         /**
1609          * A linkage into a list of locks in a closure.
1610          *
1611          * \see cl_lock_closure
1612          */
1613         struct list_head            cll_inclosure;
1614         /**
1615          * Confict lock at queuing time.
1616          */
1617         struct cl_lock       *cll_conflict;
1618         /**
1619          * A list of references to this lock, for debugging.
1620          */
1621         struct lu_ref    cll_reference;
1622         /**
1623          * A list of holds on this lock, for debugging.
1624          */
1625         struct lu_ref    cll_holders;
1626         /**
1627          * A reference for cl_lock::cll_descr::cld_obj. For debugging.
1628          */
1629         struct lu_ref_link    cll_obj_ref;
1630 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1631         /* "dep_map" name is assumed by lockdep.h macros. */
1632         struct lockdep_map    dep_map;
1633 #endif
1634 };
1635
1636 /**
1637  * Per-layer part of cl_lock
1638  *
1639  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1640  */
1641 struct cl_lock_slice {
1642         struct cl_lock            *cls_lock;
1643         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1644          * creation. */
1645         struct cl_object                *cls_obj;
1646         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1647         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1648         struct list_head                       cls_linkage;
1649 };
1650
1651 /**
1652  * Possible (non-error) return values of ->clo_{enqueue,wait,unlock}().
1653  *
1654  * NOTE: lov_subresult() depends on ordering here.
1655  */
1656 enum cl_lock_transition {
1657         /** operation cannot be completed immediately. Wait for state change. */
1658         CLO_WAIT        = 1,
1659         /** operation had to release lock mutex, restart. */
1660         CLO_REPEAT      = 2,
1661         /** lower layer re-enqueued. */
1662         CLO_REENQUEUED  = 3,
1663 };
1664
1665 /**
1666  *
1667  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1668  */
1669 struct cl_lock_operations {
1670         /**
1671          * \name statemachine
1672          *
1673          * State machine transitions. These 3 methods are called to transfer
1674          * lock from one state to another, as described in the commentary
1675          * above enum #cl_lock_state.
1676          *
1677          * \retval 0      this layer has nothing more to do to before
1678          *                     transition to the target state happens;
1679          *
1680          * \retval CLO_REPEAT method had to release and re-acquire cl_lock
1681          *                  mutex, repeat invocation of transition method
1682          *                  across all layers;
1683          *
1684          * \retval CLO_WAIT   this layer cannot move to the target state
1685          *                  immediately, as it has to wait for certain event
1686          *                  (e.g., the communication with the server). It
1687          *                  is guaranteed, that when the state transfer
1688          *                  becomes possible, cl_lock::cll_wq wait-queue
1689          *                  is signaled. Caller can wait for this event by
1690          *                  calling cl_lock_state_wait();
1691          *
1692          * \retval -ve  failure, abort state transition, move the lock
1693          *                  into cl_lock_state::CLS_FREEING state, and set
1694          *                  cl_lock::cll_error.
1695          *
1696          * Once all layers voted to agree to transition (by returning 0), lock
1697          * is moved into corresponding target state. All state transition
1698          * methods are optional.
1699          */
1700         /** @{ */
1701         /**
1702          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1703          *
1704          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1705          * \see osc_lock_enqueue()
1706          */
1707         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1708                             const struct cl_lock_slice *slice,
1709                             struct cl_io *io, __u32 enqflags);
1710         /**
1711          * Attempts to wait for enqueue result. Called top-to-bottom.
1712          *
1713          * \see ccc_lock_wait(), lov_lock_wait(), osc_lock_wait()
1714          */
1715         int  (*clo_wait)(const struct lu_env *env,
1716                          const struct cl_lock_slice *slice);
1717         /**
1718          * Attempts to unlock the lock. Called bottom-to-top. In addition to
1719          * usual return values of lock state-machine methods, this can return
1720          * -ESTALE to indicate that lock cannot be returned to the cache, and
1721          * has to be re-initialized.
1722          * unuse is a one-shot operation, so it must NOT return CLO_WAIT.
1723          *
1724          * \see ccc_lock_unuse(), lov_lock_unuse(), osc_lock_unuse()
1725          */
1726         int  (*clo_unuse)(const struct lu_env *env,
1727                           const struct cl_lock_slice *slice);
1728         /**
1729          * Notifies layer that cached lock is started being used.
1730          *
1731          * \pre lock->cll_state == CLS_CACHED
1732          *
1733          * \see lov_lock_use(), osc_lock_use()
1734          */
1735         int  (*clo_use)(const struct lu_env *env,
1736                         const struct cl_lock_slice *slice);
1737         /** @} statemachine */
1738         /**
1739          * A method invoked when lock state is changed (as a result of state
1740          * transition). This is used, for example, to track when the state of
1741          * a sub-lock changes, to propagate this change to the corresponding
1742          * top-lock. Optional
1743          *
1744          * \see lovsub_lock_state()
1745          */
1746         void (*clo_state)(const struct lu_env *env,
1747                           const struct cl_lock_slice *slice,
1748                           enum cl_lock_state st);
1749         /**
1750          * Returns true, iff given lock is suitable for the given io, idea
1751          * being, that there are certain "unsafe" locks, e.g., ones acquired
1752          * for O_APPEND writes, that we don't want to re-use for a normal
1753          * write, to avoid the danger of cascading evictions. Optional. Runs
1754          * under cl_object_header::coh_lock_guard.
1755          *
1756          * XXX this should take more information about lock needed by
1757          * io. Probably lock description or something similar.
1758          *
1759          * \see lov_fits_into()
1760          */
1761         int (*clo_fits_into)(const struct lu_env *env,
1762                              const struct cl_lock_slice *slice,
1763                              const struct cl_lock_descr *need,
1764                              const struct cl_io *io);
1765         /**
1766          * \name ast
1767          * Asynchronous System Traps. All of then are optional, all are
1768          * executed bottom-to-top.
1769          */
1770         /** @{ */
1771
1772         /**
1773          * Cancellation callback. Cancel a lock voluntarily, or under
1774          * the request of server.
1775          */
1776         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1777                            const struct cl_lock_slice *slice);
1778         /**
1779          * Lock weighting ast. Executed to estimate how precious this lock
1780          * is. The sum of results across all layers is used to determine
1781          * whether lock worth keeping in cache given present memory usage.
1782          *
1783          * \see osc_lock_weigh(), vvp_lock_weigh(), lovsub_lock_weigh().
1784          */
1785         unsigned long (*clo_weigh)(const struct lu_env *env,
1786                                    const struct cl_lock_slice *slice);
1787         /** @} ast */
1788
1789         /**
1790          * \see lovsub_lock_closure()
1791          */
1792         int (*clo_closure)(const struct lu_env *env,
1793                            const struct cl_lock_slice *slice,
1794                            struct cl_lock_closure *closure);
1795         /**
1796          * Executed bottom-to-top when lock description changes (e.g., as a
1797          * result of server granting more generous lock than was requested).
1798          *
1799          * \see lovsub_lock_modify()
1800          */
1801         int (*clo_modify)(const struct lu_env *env,
1802                           const struct cl_lock_slice *slice,
1803                           const struct cl_lock_descr *updated);
1804         /**
1805          * Notifies layers (bottom-to-top) that lock is going to be
1806          * destroyed. Responsibility of layers is to prevent new references on
1807          * this lock from being acquired once this method returns.
1808          *
1809          * This can be called multiple times due to the races.
1810          *
1811          * \see cl_lock_delete()
1812          * \see osc_lock_delete(), lovsub_lock_delete()
1813          */
1814         void (*clo_delete)(const struct lu_env *env,
1815                            const struct cl_lock_slice *slice);
1816         /**
1817          * Destructor. Frees resources and the slice.
1818          *
1819          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1820          * \see osc_lock_fini()
1821          */
1822         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1823         /**
1824          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1825          */
1826         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1827                          void *cookie, lu_printer_t p,
1828                          const struct cl_lock_slice *slice);
1829 };
1830
1831 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                  \
1832 do {                                                                \
1833         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1834                                                                         \
1835         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {              \
1836                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1837                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);             \
1838         }                                                              \
1839 } while (0)
1840
1841 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                        \
1842         if (likely(expr))                                              \
1843                 break;                                            \
1844                                                                         \
1845         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1846         LBUG();                                                  \
1847 } while (0)
1848
1849 /** @} cl_lock */
1850
1851 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1852  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1853  *
1854  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1855  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1856  * pages:
1857  *
1858  *     - submit pages for an immediate transfer,
1859  *
1860  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1861  *
1862  *     - discard pages.
1863  *
1864  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1865  *
1866  * \todo XXX concurrency control.
1867  *
1868  * @{
1869  */
1870 struct cl_page_list {
1871         unsigned             pl_nr;
1872         struct list_head           pl_pages;
1873         struct task_struct      *pl_owner;
1874 };
1875
1876 /**
1877  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1878  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1879  */
1880 struct cl_2queue {
1881         struct cl_page_list c2_qin;
1882         struct cl_page_list c2_qout;
1883 };
1884
1885 /** @} cl_page_list */
1886
1887 /** \addtogroup cl_io cl_io
1888  * @{ */
1889 /** \struct cl_io
1890  * I/O
1891  *
1892  * cl_io represents a high level I/O activity like
1893  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1894  * lock.
1895  *
1896  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1897  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1898  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1899  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1900  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1901  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1902  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1903  * by using free-lists, see cl_env_get().
1904  *
1905  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1906  * cl_io_type.
1907  *
1908  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1909  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1910  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1911  * released.
1912  *
1913  * For read/write io overall execution plan is as following:
1914  *
1915  *     (0) initialize io state through all layers;
1916  *
1917  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1918  *
1919  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1920  *
1921  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1922  *
1923  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1924  *       (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1925  *       cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1926  *       cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1927  *
1928  *     (5) release locks
1929  *
1930  *     (6) repeat loop.
1931  *
1932  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1933  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1934  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1935  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1936  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1937  */
1938
1939 /** IO types */
1940 enum cl_io_type {
1941         /** read system call */
1942         CIT_READ,
1943         /** write system call */
1944         CIT_WRITE,
1945         /** truncate, utime system calls */
1946         CIT_SETATTR,
1947         /**
1948          * page fault handling
1949          */
1950         CIT_FAULT,
1951         /**
1952          * fsync system call handling
1953          * To write out a range of file
1954          */
1955         CIT_FSYNC,
1956         /**
1957          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1958          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1959          *
1960          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1961          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1962          *     to the server;
1963          *
1964          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1965          *     for memory cleansing;
1966          *
1967          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1968          *
1969          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1970          *
1971          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1972          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1973          * cl_io_loop() is never called for it.
1974          */
1975         CIT_MISC,
1976         CIT_OP_NR
1977 };
1978
1979 /**
1980  * States of cl_io state machine
1981  */
1982 enum cl_io_state {
1983         /** Not initialized. */
1984         CIS_ZERO,
1985         /** Initialized. */
1986         CIS_INIT,
1987         /** IO iteration started. */
1988         CIS_IT_STARTED,
1989         /** Locks taken. */
1990         CIS_LOCKED,
1991         /** Actual IO is in progress. */
1992         CIS_IO_GOING,
1993         /** IO for the current iteration finished. */
1994         CIS_IO_FINISHED,
1995         /** Locks released. */
1996         CIS_UNLOCKED,
1997         /** Iteration completed. */
1998         CIS_IT_ENDED,
1999         /** cl_io finalized. */
2000         CIS_FINI
2001 };
2002
2003 /**
2004  * IO state private for a layer.
2005  *
2006  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
2007  * dynamically.
2008  *
2009  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
2010  */
2011 struct cl_io_slice {
2012         struct cl_io              *cis_io;
2013         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
2014         struct cl_object              *cis_obj;
2015         /** io operations. Immutable after creation. */
2016         const struct cl_io_operations *cis_iop;
2017         /**
2018          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
2019          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
2020          */
2021         struct list_head                     cis_linkage;
2022 };
2023
2024 /**
2025  * Per-layer io operations.
2026  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
2027  */
2028 struct cl_io_operations {
2029         /**
2030          * Vector of io state transition methods for every io type.
2031          *
2032          * \see cl_page_operations::io
2033          */
2034         struct {
2035                 /**
2036                  * Prepare io iteration at a given layer.
2037                  *
2038                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
2039                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
2040                  * layer selects what work it will do during this iteration.
2041                  *
2042                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
2043                  */
2044                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
2045                                       const struct cl_io_slice *slice);
2046                 /**
2047                  * Finalize io iteration.
2048                  *
2049                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
2050                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
2051                  * continued.
2052                  *
2053                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
2054                  */
2055                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
2056                                        const struct cl_io_slice *slice);
2057                 /**
2058                  * Collect locks for the current iteration of io.
2059                  *
2060                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
2061                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
2062                  * anything, instead it should post a lock through
2063                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
2064                  * sorted and enqueued in the proper order.
2065                  */
2066                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
2067                                   const struct cl_io_slice *slice);
2068                 /**
2069                  * Finalize unlocking.
2070                  *
2071                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
2072                  * functionality, after generic code released all locks
2073                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
2074                  */
2075                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
2076                                     const struct cl_io_slice *slice);
2077                 /**
2078                  * Start io iteration.
2079                  *
2080                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
2081                  * commence actual IO. In the current implementation,
2082                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
2083                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
2084                  * are called when everything is done.
2085                  */
2086                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
2087                                   const struct cl_io_slice *slice);
2088                 /**
2089                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
2090                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
2091                  */
2092                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
2093                                   const struct cl_io_slice *slice);
2094                 /**
2095                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
2096                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
2097                  */
2098                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
2099                                     const struct cl_io_slice *slice,
2100                                     size_t nob);
2101                 /**
2102                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
2103                  */
2104                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
2105                                   const struct cl_io_slice *slice);
2106         } op[CIT_OP_NR];
2107         struct {
2108                 /**
2109                  * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
2110                  * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
2111                  * non-zero if failed to submit even the single page. If
2112                  * submission failed after some pages were moved into \a
2113                  * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
2114                  * executed on them.
2115                  */
2116                 int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
2117                                    const struct cl_io_slice *slice,
2118                                    enum cl_req_type crt,
2119                                    struct cl_2queue *queue);
2120         } req_op[CRT_NR];
2121         /**
2122          * Read missing page.
2123          *
2124          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
2125          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
2126          *
2127          * \pre io->ci_type == CIT_READ
2128          */
2129         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
2130                              const struct cl_io_slice *slice,
2131                              const struct cl_page_slice *page);
2132         /**
2133          * Prepare write of a \a page. Called bottom-to-top by a top-level
2134          * cl_io_operations::op[CIT_WRITE]::cio_start() to prepare page for
2135          * get data from user-level buffer.
2136          *
2137          * \pre io->ci_type == CIT_WRITE
2138          *
2139          * \see vvp_io_prepare_write(), lov_io_prepare_write(),
2140          * osc_io_prepare_write().
2141          */
2142         int (*cio_prepare_write)(const struct lu_env *env,
2143                                  const struct cl_io_slice *slice,
2144                                  const struct cl_page_slice *page,
2145                                  unsigned from, unsigned to);
2146         /**
2147          *
2148          * \pre io->ci_type == CIT_WRITE
2149          *
2150          * \see vvp_io_commit_write(), lov_io_commit_write(),
2151          * osc_io_commit_write().
2152          */
2153         int (*cio_commit_write)(const struct lu_env *env,
2154                                 const struct cl_io_slice *slice,
2155                                 const struct cl_page_slice *page,
2156                                 unsigned from, unsigned to);
2157         /**
2158          * Optional debugging helper. Print given io slice.
2159          */
2160         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
2161                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
2162 };
2163
2164 /**
2165  * Flags to lock enqueue procedure.
2166  * \ingroup cl_lock
2167  */
2168 enum cl_enq_flags {
2169         /**
2170          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
2171          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
2172          */
2173         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
2174         /**
2175          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
2176          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
2177          */
2178         CEF_ASYNC       = 0x00000002,
2179         /**
2180          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
2181          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
2182          * protected by this lock, without sending them to the server.
2183          */
2184         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
2185         /**
2186          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
2187          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
2188          * into lockless mode.
2189          *
2190          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
2191          */
2192         CEF_MUST         = 0x00000008,
2193         /**
2194          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
2195          * not used currently.
2196          *
2197          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
2198          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
2199          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
2200          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
2201          * that are described by the enqueue flags.
2202          */
2203         CEF_NEVER       = 0x00000010,
2204         /**
2205          * for async glimpse lock.
2206          */
2207         CEF_AGL   = 0x00000020,
2208         /**
2209          * mask of enq_flags.
2210          */
2211         CEF_MASK         = 0x0000003f,
2212 };
2213
2214 /**
2215  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
2216  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
2217  */
2218 struct cl_io_lock_link {
2219         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
2220         struct list_head           cill_linkage;
2221         struct cl_lock_descr cill_descr;
2222         struct cl_lock      *cill_lock;
2223         /** optional destructor */
2224         void           (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
2225                                         struct cl_io_lock_link *link);
2226 };
2227
2228 /**
2229  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
2230  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
2231  * possible, because
2232  *
2233  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
2234  *      "cascading timeouts";
2235  *
2236  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
2237  *      see comment in osc_lock_enqueue(),
2238  *
2239  * but there are certain situations where this is unavoidable:
2240  *
2241  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
2242  *
2243  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
2244  *
2245  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
2246  *
2247  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
2248  *      is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
2249  *      locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
2250  *      the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
2251  *      case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
2252  *
2253  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
2254  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
2255  * enqueued.
2256  */
2257 struct cl_lockset {
2258         /** locks to be acquired. */
2259         struct list_head  cls_todo;
2260         /** locks currently being processed. */
2261         struct list_head  cls_curr;
2262         /** locks acquired. */
2263         struct list_head  cls_done;
2264 };
2265
2266 /**
2267  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
2268  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
2269  */
2270 enum cl_io_lock_dmd {
2271         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
2272         CILR_MANDATORY = 0,
2273         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
2274         CILR_MAYBE,
2275         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
2276         CILR_NEVER
2277 };
2278
2279 enum cl_fsync_mode {
2280         /** start writeback, do not wait for them to finish */
2281         CL_FSYNC_NONE  = 0,
2282         /** start writeback and wait for them to finish */
2283         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
2284         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
2285         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
2286         /** start writeback and make sure they have reached storage before
2287          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
2288         CL_FSYNC_ALL   = 3
2289 };
2290
2291 struct cl_io_rw_common {
2292         loff_t      crw_pos;
2293         size_t      crw_count;
2294         int      crw_nonblock;
2295 };
2296
2297 /**
2298  * State for io.
2299  *
2300  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
2301  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
2302  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
2303  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
2304  * mutable cl_io fields.
2305  */
2306 struct cl_io {
2307         /** type of this IO. Immutable after creation. */
2308         enum cl_io_type         ci_type;
2309         /** current state of cl_io state machine. */
2310         enum cl_io_state               ci_state;
2311         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
2312         struct cl_object              *ci_obj;
2313         /**
2314          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
2315          * creation.
2316          */
2317         struct cl_io              *ci_parent;
2318         /** List of slices. Immutable after creation. */
2319         struct list_head                     ci_layers;
2320         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
2321         struct cl_lockset             ci_lockset;
2322         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
2323         enum cl_io_lock_dmd         ci_lockreq;
2324         union {
2325                 struct cl_rd_io {
2326                         struct cl_io_rw_common rd;
2327                 } ci_rd;
2328                 struct cl_wr_io {
2329                         struct cl_io_rw_common wr;
2330                         int                 wr_append;
2331                         int                 wr_sync;
2332                 } ci_wr;
2333                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
2334                 struct cl_setattr_io {
2335                         struct ost_lvb   sa_attr;
2336                         unsigned int     sa_valid;
2337                 } ci_setattr;
2338                 struct cl_fault_io {
2339                         /** page index within file. */
2340                         pgoff_t  ft_index;
2341                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
2342                         int          ft_nob;
2343                         /** writable page? for nopage() only */
2344                         int          ft_writable;
2345                         /** page of an executable? */
2346                         int          ft_executable;
2347                         /** page_mkwrite() */
2348                         int          ft_mkwrite;
2349                         /** resulting page */
2350                         struct cl_page *ft_page;
2351                 } ci_fault;
2352                 struct cl_fsync_io {
2353                         loff_t       fi_start;
2354                         loff_t       fi_end;
2355                         /** file system level fid */
2356                         struct lu_fid     *fi_fid;
2357                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
2358                         /* how many pages were written/discarded */
2359                         unsigned int       fi_nr_written;
2360                 } ci_fsync;
2361         } u;
2362         struct cl_2queue     ci_queue;
2363         size_t         ci_nob;
2364         int               ci_result;
2365         unsigned int     ci_continue:1,
2366         /**
2367          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
2368          * don't do lockless i/o.
2369          */
2370                              ci_no_srvlock:1,
2371         /**
2372          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
2373          */
2374                              ci_need_restart:1,
2375         /**
2376          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
2377          * change(page operations, layout change causes all page to be
2378          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
2379          */
2380                              ci_ignore_layout:1,
2381         /**
2382          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
2383          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
2384          * verify layout because HSM won't release openning files.
2385          * Right now, only two operations need to verify layout: glimpse
2386          * and setattr.
2387          */
2388                              ci_verify_layout:1,
2389         /**
2390          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
2391          */
2392                              ci_restore_needed:1,
2393         /**
2394          * O_NOATIME
2395          */
2396                              ci_noatime:1;
2397         /**
2398          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2399          */
2400         unsigned             ci_owned_nr;
2401 };
2402
2403 /** @} cl_io */
2404
2405 /** \addtogroup cl_req cl_req
2406  * @{ */
2407 /** \struct cl_req
2408  * Transfer.
2409  *
2410  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
2411  *
2412  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
2413  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
2414  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
2415  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
2416  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
2417  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
2418  *
2419  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
2420  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
2421  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
2422  *       path.
2423  *
2424  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
2425  * representation for a network RPC.
2426  *
2427  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
2428  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
2429  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
2430  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
2431  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
2432  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
2433  *
2434  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
2435  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
2436  * the resulting req's.
2437  *
2438  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
2439  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
2440  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
2441  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
2442  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
2443  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
2444  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
2445  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
2446  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
2447  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
2448  *
2449  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
2450  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
2451  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
2452  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
2453  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
2454  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
2455  * transfer right now.
2456  *
2457  * FUTURE
2458  *
2459  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
2460  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
2461  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
2462  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
2463  * memory pressure induced write-out) really high priority.
2464  *
2465  */
2466
2467 /**
2468  * Per-transfer attributes.
2469  */
2470 struct cl_req_attr {
2471         /** Generic attributes for the server consumption. */
2472         struct obdo     *cra_oa;
2473         /** Jobid */
2474         char             cra_jobid[JOBSTATS_JOBID_SIZE];
2475 };
2476
2477 /**
2478  * Transfer request operations definable at every layer.
2479  *
2480  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2481  * methods.
2482  */
2483 struct cl_req_operations {
2484         /**
2485          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2486          * complete (all pages are added).
2487          *
2488          * \see osc_req_prep()
2489          */
2490         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2491                          const struct cl_req_slice *slice);
2492         /**
2493          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2494          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2495          *
2496          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2497          *          \a oa.
2498          *
2499          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2500          *
2501          * \param flags \a oa fields to be filled.
2502          */
2503         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2504                              const struct cl_req_slice *slice,
2505                              const struct cl_object *obj,
2506                              struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
2507         /**
2508          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2509          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2510          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2511          */
2512         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2513                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2514 };
2515
2516 /**
2517  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2518  */
2519 struct cl_req_obj {
2520         /** object itself */
2521         struct cl_object   *ro_obj;
2522         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2523         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
2524         /* something else? Number of pages for a given object? */
2525 };
2526
2527 /**
2528  * Transfer request.
2529  *
2530  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2531  * them exclusively and knows when to free them.
2532  *
2533  * Life cycle.
2534  *
2535  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2536  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2537  * state in every layer.
2538  *
2539  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2540  * contains pages for.
2541  *
2542  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2543  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2544  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2545  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2546  *
2547  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2548  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2549  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2550  * req's pages.
2551  */
2552 struct cl_req {
2553         enum cl_req_type      crq_type;
2554         /** A list of pages being transferred */
2555         struct list_head            crq_pages;
2556         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2557         unsigned              crq_nrpages;
2558         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2559         struct cl_req_obj    *crq_o;
2560         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2561         unsigned              crq_nrobjs;
2562         struct list_head            crq_layers;
2563 };
2564
2565 /**
2566  * Per-layer state for request.
2567  */
2568 struct cl_req_slice {
2569         struct cl_req    *crs_req;
2570         struct cl_device *crs_dev;
2571         struct list_head        crs_linkage;
2572         const struct cl_req_operations *crs_ops;
2573 };
2574
2575 /* @} cl_req */
2576
2577 enum cache_stats_item {
2578         /** how many cache lookups were performed */
2579         CS_lookup = 0,
2580         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2581         CS_hit,
2582         /** how many entities are in the cache right now */
2583         CS_total,
2584         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2585          * evicted) right now */
2586         CS_busy,
2587         /** how many entities were created at all */
2588         CS_create,
2589         CS_NR
2590 };
2591
2592 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2593
2594 /**
2595  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2596  */
2597 struct cache_stats {
2598         const char    *cs_name;
2599         atomic_t   cs_stats[CS_NR];
2600 };
2601
2602 /** These are not exported so far */
2603 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2604
2605 /**
2606  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2607  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2608  * clients to co-exist in the single address space.
2609  */
2610 struct cl_site {
2611         struct lu_site  cs_lu;
2612         /**
2613          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2614          * per-cpu counters is needed.
2615          *
2616          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2617          *
2618          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2619          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2620          */
2621         struct cache_stats    cs_pages;
2622         struct cache_stats    cs_locks;
2623         atomic_t          cs_pages_state[CPS_NR];
2624         atomic_t          cs_locks_state[CLS_NR];
2625 };
2626
2627 int  cl_site_init (struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2628 void cl_site_fini (struct cl_site *s);
2629 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2630
2631 /**
2632  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2633  * ll_rd_*()-style functions.
2634  */
2635 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2636
2637 /**
2638  * \name helpers
2639  *
2640  * Type conversion and accessory functions.
2641  */
2642 /** @{ */
2643
2644 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2645 {
2646         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2647 }
2648
2649 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2650 {
2651         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2652 }
2653
2654 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2655 {
2656         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2657         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2658 }
2659
2660 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2661 {
2662         return &d->cd_lu_dev;
2663 }
2664
2665 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2666 {
2667         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2668         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2669 }
2670
2671 static inline const struct cl_object_conf *
2672 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2673 {
2674         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2675 }
2676
2677 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2678 {
2679         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2680 }
2681
2682 static inline struct cl_device *cl_object_device(const struct cl_object *o)
2683 {
2684         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->co_lu.lo_dev));
2685         return container_of0(o->co_lu.lo_dev, struct cl_device, cd_lu_dev);
2686 }
2687
2688 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2689 {
2690         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2691 }
2692
2693 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2694 {
2695         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2696 }
2697
2698 static inline
2699 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2700 {
2701         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2702 }
2703
2704 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2705 {
2706         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2707 }
2708
2709 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2710 {
2711         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2712 }
2713
2714 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2715                        struct cl_object *obj,
2716                        const struct cl_page_operations *ops);
2717 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2718                        struct cl_object *obj,
2719                        const struct cl_lock_operations *ops);
2720 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2721                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2722 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2723                       struct cl_device *dev,
2724                       const struct cl_req_operations *ops);
2725 /** @} helpers */
2726
2727 /** \defgroup cl_object cl_object
2728  * @{ */
2729 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2730 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2731                                  const struct lu_fid *fid,
2732                                  const struct cl_object_conf *c);
2733
2734 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2735 void cl_object_put      (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2736 void cl_object_get      (struct cl_object *o);
2737 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2738 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2739 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2740                            struct cl_attr *attr);
2741 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2742                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2743 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2744                            struct ost_lvb *lvb);
2745 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2746                            const struct cl_object_conf *conf);
2747 void cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2748 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2749
2750 /**
2751  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2752  */
2753 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2754 {
2755         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2756 }
2757
2758 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2759 {
2760         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2761         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += ALIGN(size, 8);
2762 }
2763
2764 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2765                                          struct cl_page *page)
2766 {
2767         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2768 }
2769
2770 /** @} cl_object */
2771
2772 /** \defgroup cl_page cl_page
2773  * @{ */
2774 enum {
2775         CLP_GANG_OKAY = 0,
2776         CLP_GANG_RESCHED,
2777         CLP_GANG_AGAIN,
2778         CLP_GANG_ABORT
2779 };
2780
2781 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2782 typedef int   (*cl_page_gang_cb_t)  (const struct lu_env *, struct cl_io *,
2783                                      struct cl_page *, void *);
2784 int          cl_page_gang_lookup (const struct lu_env *env,
2785                                      struct cl_object *obj,
2786                                      struct cl_io *io,
2787                                      pgoff_t start, pgoff_t end,
2788                                      cl_page_gang_cb_t cb, void *cbdata);
2789 struct cl_page *cl_page_lookup      (struct cl_object_header *hdr,
2790                                      pgoff_t index);
2791 struct cl_page *cl_page_find    (const struct lu_env *env,
2792                                      struct cl_object *obj,
2793                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2794                                      enum cl_page_type type);
2795 struct cl_page *cl_page_find_sub    (const struct lu_env *env,
2796                                      struct cl_object *obj,
2797                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2798                                      struct cl_page *parent);
2799 void        cl_page_get  (struct cl_page *page);
2800 void        cl_page_put  (const struct lu_env *env,
2801                                      struct cl_page *page);
2802 void        cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2803                                      lu_printer_t printer,
2804                                      const struct cl_page *pg);
2805 void        cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2806                                      lu_printer_t printer,
2807                                      const struct cl_page *pg);
2808 struct page     *cl_page_vmpage      (const struct lu_env *env,
2809                                      struct cl_page *page);
2810 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2811 struct cl_page *cl_page_top      (struct cl_page *page);
2812
2813 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2814                                        const struct lu_device_type *dtype);
2815
2816 /**
2817  * \name ownership
2818  *
2819  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2820  */
2821 /** @{ */
2822
2823 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2824                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2825 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2826                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2827 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2828                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2829 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2830                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2831 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2832                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2833 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2834
2835 /** @} ownership */
2836
2837 /**
2838  * \name transfer
2839  *
2840  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2841  * tracking transfer state.
2842  */
2843 /** @{ */
2844 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2845                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2846 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2847                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2848 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2849                          enum cl_req_type crt);
2850 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2851                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2852 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2853                          int from, int to);
2854 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2855 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2856                          struct cl_page *pg);
2857
2858 /** @} transfer */
2859
2860 /**
2861  * \name helper routines
2862  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2863  */
2864 /** @{ */
2865 void    cl_page_discard      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2866                               struct cl_page *pg);
2867 void    cl_page_delete       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2868 int     cl_page_unmap   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2869                               struct cl_page *pg);
2870 int     cl_page_is_vmlocked  (const struct lu_env *env,
2871                               const struct cl_page *pg);
2872 void    cl_page_export       (const struct lu_env *env,
2873                               struct cl_page *pg, int uptodate);
2874 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2875                               struct cl_page *page);
2876 loff_t  cl_offset           (const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2877 pgoff_t cl_index             (const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2878 int     cl_page_size     (const struct cl_object *obj);
2879 int     cl_pages_prune       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2880
2881 void cl_lock_print      (const struct lu_env *env, void *cookie,
2882                          lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2883 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2884                          lu_printer_t printer,
2885                          const struct cl_lock_descr *descr);
2886 /* @} helper */
2887
2888 /** @} cl_page */
2889
2890 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2891  * @{ */
2892
2893 struct cl_lock *cl_lock_hold(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2894                              const struct cl_lock_descr *need,
2895                              const char *scope, const void *source);
2896 struct cl_lock *cl_lock_peek(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2897                              const struct cl_lock_descr *need,
2898                              const char *scope, const void *source);
2899 struct cl_lock *cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2900                                 const struct cl_lock_descr *need,
2901                                 const char *scope, const void *source);
2902 struct cl_lock *cl_lock_at_pgoff(const struct lu_env *env,
2903                                  struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2904                                  struct cl_lock *except, int pending,
2905                                  int canceld);
2906 static inline struct cl_lock *cl_lock_at_page(const struct lu_env *env,
2907                                               struct cl_object *obj,
2908                                               struct cl_page *page,
2909                                               struct cl_lock *except,
2910                                               int pending, int canceld)
2911 {
2912         LASSERT(cl_object_header(obj) == cl_object_header(page->cp_obj));
2913         return cl_lock_at_pgoff(env, obj, page->cp_index, except,
2914                                 pending, canceld);
2915 }
2916
2917 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2918                                        const struct lu_device_type *dtype);
2919
2920 void  cl_lock_get       (struct cl_lock *lock);
2921 void  cl_lock_get_trust (struct cl_lock *lock);
2922 void  cl_lock_put       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2923 void  cl_lock_hold_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2924                          const char *scope, const void *source);
2925 void cl_lock_hold_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2926                           const char *scope, const void *source);
2927 void  cl_lock_unhold    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2928                          const char *scope, const void *source);
2929 void  cl_lock_release   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2930                          const char *scope, const void *source);
2931 void  cl_lock_user_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2932 void  cl_lock_user_del  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2933
2934 int cl_lock_is_intransit(struct cl_lock *lock);
2935
2936 int cl_lock_enqueue_wait(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2937                          int keep_mutex);
2938
2939 /** \name statemachine statemachine
2940  * Interface to lock state machine consists of 3 parts:
2941  *
2942  *     - "try" functions that attempt to effect a state transition. If state
2943  *     transition is not possible right now (e.g., if it has to wait for some
2944  *     asynchronous event to occur), these functions return
2945  *     cl_lock_transition::CLO_WAIT.
2946  *
2947  *     - "non-try" functions that implement synchronous blocking interface on
2948  *     top of non-blocking "try" functions. These functions repeatedly call
2949  *     corresponding "try" versions, and if state transition is not possible
2950  *     immediately, wait for lock state change.
2951  *
2952  *     - methods from cl_lock_operations, called by "try" functions. Lock can
2953  *     be advanced to the target state only when all layers voted that they
2954  *     are ready for this transition. "Try" functions call methods under lock
2955  *     mutex. If a layer had to release a mutex, it re-acquires it and returns
2956  *     cl_lock_transition::CLO_REPEAT, causing "try" function to call all
2957  *     layers again.
2958  *
2959  * TRY        NON-TRY      METHOD                           FINAL STATE
2960  *
2961  * cl_enqueue_try() cl_enqueue() cl_lock_operations::clo_enqueue() CLS_ENQUEUED
2962  *
2963  * cl_wait_try()    cl_wait()    cl_lock_operations::clo_wait()    CLS_HELD
2964  *
2965  * cl_unuse_try()   cl_unuse()   cl_lock_operations::clo_unuse()   CLS_CACHED
2966  *
2967  * cl_use_try()     NONE         cl_lock_operations::clo_use()     CLS_HELD
2968  *
2969  * @{ */
2970
2971 int   cl_wait       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2972 void  cl_unuse      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2973 int   cl_enqueue_try(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2974                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2975 int   cl_unuse_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2976 int   cl_wait_try   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2977 int   cl_use_try    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int atomic);
2978
2979 /** @} statemachine */
2980
2981 void cl_lock_signal      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2982 int  cl_lock_state_wait  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2983 void cl_lock_state_set   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2984                           enum cl_lock_state state);
2985 int  cl_queue_match      (const struct list_head *queue,
2986                           const struct cl_lock_descr *need);
2987
2988 void cl_lock_mutex_get  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2989 void cl_lock_mutex_put  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2990 int  cl_lock_is_mutexed (struct cl_lock *lock);
2991 int  cl_lock_nr_mutexed (const struct lu_env *env);
2992 int  cl_lock_discard_pages(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2993 int  cl_lock_ext_match  (const struct cl_lock_descr *has,
2994                          const struct cl_lock_descr *need);
2995 int  cl_lock_descr_match(const struct cl_lock_descr *has,
2996                          const struct cl_lock_descr *need);
2997 int  cl_lock_mode_match (enum cl_lock_mode has, enum cl_lock_mode need);
2998 int  cl_lock_modify     (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2999                          const struct cl_lock_descr *desc);
3000
3001 void cl_lock_closure_init (const struct lu_env *env,
3002                            struct cl_lock_closure *closure,
3003                            struct cl_lock *origin, int wait);
3004 void cl_lock_closure_fini (struct cl_lock_closure *closure);
3005 int  cl_lock_closure_build(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
3006                            struct cl_lock_closure *closure);
3007 void cl_lock_disclosure   (const struct lu_env *env,
3008                            struct cl_lock_closure *closure);
3009 int  cl_lock_enclosure    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
3010                            struct cl_lock_closure *closure);
3011
3012 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3013 void cl_lock_delete(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3014 void cl_lock_error (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int error);
3015 void cl_locks_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj, int wait);
3016
3017 unsigned long cl_lock_weigh(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3018
3019 /** @} cl_lock */
3020
3021 /** \defgroup cl_io cl_io
3022  * @{ */
3023
3024 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3025                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
3026 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3027                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
3028 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3029                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
3030 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3031
3032 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3033 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3034 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3035 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3036 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3037 int   cl_io_start       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3038 void  cl_io_end   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3039 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3040                           struct cl_io_lock_link *link);
3041 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3042                            struct cl_lock_descr *descr);
3043 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3044                           struct cl_page *page);
3045 int   cl_io_prepare_write(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3046                           struct cl_page *page, unsigned from, unsigned to);
3047 int   cl_io_commit_write (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3048                           struct cl_page *page, unsigned from, unsigned to);
3049 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3050                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
3051 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3052                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
3053                           long timeout);
3054 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
3055
3056 /**
3057  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
3058  */
3059 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
3060 {
3061         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
3062 }
3063
3064 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
3065 {
3066         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
3067 }
3068
3069 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
3070 {
3071         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
3072 }
3073
3074 /**
3075  * True, iff \a io is a truncate(2).
3076  */
3077 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
3078 {
3079         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
3080                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
3081 }
3082
3083 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
3084
3085 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
3086 do {                                                                    \
3087         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
3088                                                                         \
3089         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
3090         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
3091                sizeof(*__foo_io) - sizeof(__foo_io->base));             \
3092 } while (0)
3093
3094 /** @} cl_io */
3095
3096 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
3097  * @{ */
3098
3099 /**
3100  * Last page in the page list.
3101  */
3102 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
3103 {
3104         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3105         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
3106 }
3107
3108 /**
3109  * Iterate over pages in a page list.
3110  */
3111 #define cl_page_list_for_each(page, list)                              \
3112         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3113
3114 /**
3115  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
3116  */
3117 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                \
3118         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3119
3120 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
3121 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3122 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3123                           struct cl_page *page);
3124 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
3125                           struct cl_page_list *head);
3126 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
3127                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3128
3129 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
3130 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3131 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
3132                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3133 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
3134                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3135 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
3136 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3137
3138 /** @} cl_page_list */
3139
3140 /** \defgroup cl_req cl_req
3141  * @{ */
3142 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
3143                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
3144
3145 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3146                        struct cl_page *page);
3147 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
3148 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
3149 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3150                        struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
3151 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
3152
3153 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
3154  * @{ */
3155
3156 /**
3157  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
3158  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
3159  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
3160  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
3161  */
3162 struct cl_sync_io {
3163         /** number of pages yet to be transferred. */
3164         atomic_t                csi_sync_nr;
3165         /** error code. */
3166         int                     csi_sync_rc;
3167         /** barrier of destroy this structure */
3168         atomic_t                csi_barrier;
3169         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
3170         wait_queue_head_t               csi_waitq;
3171 };
3172
3173 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nrpages);
3174 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3175                      struct cl_page_list *queue, struct cl_sync_io *anchor,
3176                      long timeout);
3177 void cl_sync_io_note(struct cl_sync_io *anchor, int ioret);
3178
3179 /** @} cl_sync_io */
3180
3181 /** @} cl_req */
3182
3183 /** \defgroup cl_env cl_env
3184  *
3185  * lu_env handling for a client.
3186  *
3187  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
3188  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
3189  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
3190  * where
3191  *
3192  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
3193  *
3194  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
3195  *
3196  * On a client both these assumption fails, because every user thread can
3197  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
3198  * into VFS or MM that call back into lustre.
3199  *
3200  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
3201  * optimizations:
3202  *
3203  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
3204  *     longer used environments instead of destroying them;
3205  *
3206  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
3207  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
3208  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
3209  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
3210  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
3211  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
3212  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
3213  *       - cl_env_get
3214  *       - cl_env_implant
3215  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
3216  *
3217  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
3218  * @{ */
3219
3220 struct cl_env_nest {
3221         int   cen_refcheck;
3222         void *cen_cookie;
3223 };
3224
3225 struct lu_env *cl_env_get       (int *refcheck);
3226 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
3227 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
3228 void       cl_env_put   (struct lu_env *env, int *refcheck);
3229 void       cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
3230 void      *cl_env_reenter    (void);
3231 void       cl_env_reexit     (void *cookie);
3232 void       cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3233 void       cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3234
3235 /** @} cl_env */
3236
3237 /*
3238  * Misc
3239  */
3240 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
3241
3242 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
3243                                 struct lu_device_type *ldt,
3244                                 struct lu_device *next);
3245 /** @} clio */
3246
3247 int cl_global_init(void);
3248 void cl_global_fini(void);
3249
3250 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */